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1、工厂运营大数据集成与应用,上海百仕瑞精益运营总监 黄 伟,精益管理系列课程,黄 伟 （Leisli Huang） - 上海百仕瑞 精益运营管理顾问 年龄：1970.12.25 星座：摩羯座 外号：文艺青年 角色扮演：1）制造业经理人 2）音乐人 3）医生 关键词：跨界，穿越 格 言：笑，容。 愿 景：职场上半场，制造业经理人，引领企业走向卓越； 职场下半场，专业讲师顾问，为中国的制造业做一点事情。,黄 伟 - 百仕瑞高级顾问 精益卓越运营咨询总监 - 制造业22年工作经验，14年精益生产推行实施经验 -先后担任多家500强跨国公司工厂运营管理和高级精益经理职位 -工作服务过的公司包括: 日本住
2、友电装 （SUMITOMO） 美国惠而浦家用电器 （Whirlpool） 瑞典奥托利夫汽车安全系统（AUTOLIV） 德国威图机械 （RITTAL）,-咨询及培训过的企业包括： 宝马汽车，通用汽车，大众汽车，观致汽车，ABB，安川，松下，通力电梯，德国卓轮机械，哈曼汽车电子，索尼，SMC，西门子，博世，住友橡胶，德尔福，阿特拉斯，麦格纳，延锋伟世通，江森自控，采埃弗，伟巴斯特，中国中车集团，海尔集团，农夫山泉，惠氏营养品，达能乳业，伊利集团，道达尔集团，巴斯夫，爱立信，天士力集团，上海医药集团，云南白药集团,1.工业4.0与制造业大数据时代 2.大数据的应用技术和方法介绍 3.工厂运营大数据的
3、具体运用,课程目录,01-工业4.0与制造业大数据时代,工业1.0 - 机械化生产 18世纪，蒸汽机的发明和机械制造设备的引入，是最早的工业1.0时代 工业2.0 - 电气化自动化生产 20世纪电气普及，生产流水线的出现，批量化标准化生产，开启了 工业2.0时代 工业3.0 - 电子化信息化生产 1970年代，可编程控制器（PLC）和自动化生产设备应用，进入工业3.0时代 工业4.0 网络化生产（虚拟网络与物理网络融合） 21世纪，通过信息技术和网络技术的集成，构建信息物理系统（CPS），将制造业向智能化转变，建立高度灵活的个性化和数字化的生产模式与服务模式 备注：CPS （ Cyber -
4、Physical Systems）- 信息物理系统,从工业1.0到工业4.0,工业4.0生产方式的三个转变,1、实现生产由集中向分散的转变，规模效应不再是工业生产的关键因素，工业生产的基本模式将由集中式控制向分散式增强型控制转变。,2、实现产品由大规模趋同性生产向规模化定制生产转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下，将成为自动化、个性化的单件制造。,3、实现由客户导向向客户全程参与的转变，客户不仅出现在生产流程的两端，而是广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。,- 2011年，在汉诺威工业博览会上，德国提出工业4.0的概念 - 2012年，德国成立了“工业4.0工作组” - 2
5、013年4月，德国发布了保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的报告 - 2014年10月，李克强总理访问德国，与德国签订了中德开展工业4.0合作的协议 对中国企业而言意味着巨大的转型契机，工业4.0领域的合作将成为中德两国未来产业合作的新方向，值得中国制造业经理人的高度而持续的关注。 - 2014年11月，上海工业博览会的主题- - 如何把中国制造变成中国智造。 - 2015年3月，“中国制造2025”战略启动：用10年时间进入全球制造业第二方阵！ 中国在面临经济下行压力，制造业产能过剩的背景下，中国制造业如何转型升级？ 中国制造业能否抓住和把握工业4.0的机会，实现中国智造和中国创造
6、？,工业4.0的进展,工业4.0-制造行业发展趋势,工业4.0,工业4.0的构架和参考体系,工业4.0-智能化制造方案结构,ICT 信息与通讯技术（Information and Communications Technology） M2M 机器对机器（Machine-To-Machine）通信的简称。 云计算 运用大型计算机进行大数据海量计算（每秒10万亿次） 智能化 是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术 汇集而成的针对某一个方面的应用,工业4.0的关键词-1,3D打印 以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印 和激光烧结的方式来构造物
7、体的快速成型技术 物联网（IOT） （Internet Of Things）物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有 的资源 信息物理系统（CPS） （Cyber- Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维智能系统,工业4.0的关键词-2,工业4.0 未来的制造业和工厂,未来的制造业将在一个“智能、网络化的世界”里进行，物联网和服务网- IOTS（Internet of Things and Services）将渗透到所有的制造关键领域。 工业4.0的重点是以智能化生产方式创造智能产品，智能工厂构成了工业4.0的一个关键特征。 在智能工厂里，人、机器和资源
8、如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。,工业4.0 未来的制造业,在工业4.0背景下，通过物联网、互联网、服务网等链接手段，传统的行业界限将消失，新的业态将产生，产品的创造过程将改变，产业链分工也将被重组。 工业4.0的愿景：让设备和设备开启对话，让产品和生产设备之间进行沟通，让客户和业务伙伴加入到生产制造环节中来，建立虚拟世界与现实世界之间的对话窗口。 工业4.0将不断挑战人类的想象力，这个过程才刚刚开始。,工业4.0 行业界限,工业4.0将不断挑战人类的想象力： 谷歌做汽车 微软做飞机 西门子做软件 马云做银行 中国移动做发动机,工业4.0 行业界限,智能产品从生产到最后的产品回收服
9、务，都能实时监控和追溯。整个制造生产过程都是智能化的。,工业4.0 智能产品,智能化汽车,工业4.0 -对劳动力的需求,未来工业4.0并不旨在创造“减少劳动力”的工厂，工业4.0将创造更多新的工作机会，特别是在服务和软件行业。 跨行业领域的知识将对未来产品的设计，生产和工厂运营起到关键性的作用，熟练的工人和拥有跨领域知识背景的劳动力，将成为工业4.0时代的抢手货。,BMW宝马集团全球最先进工厂之一的华晨宝马铁西工厂的案例： 总装车间安装了西门子LIS超宽带实时定位识别系统的辅助，取消了原来专门用于扫描车辆条形码的工位。车辆每到一个工位，车型、车辆识别码、根据车辆的不同配置，需要装配的各种零件等
10、信息会自动显示在工位前方的操作屏上，甚至会自动提供图片及装配辅助指令，直接引导工人完成相应工作。 BMW铁西工厂的生产制造过程高度灵活，一条生产线能同时生产多个车型（混线柔性生产）；用户在4S店可以根据个人喜好选择的车型、车辆配置，甚至可以实现当月定制，下个月就生产出来。,工业4.0 - BMW案例,1. 工业3.0是自动化，工业4.0是智能化 2. 生产系统根据产品的不同，发送的信息也不同： 工业3.0 - 自动化生产大规模，标准化的产品 工业4.0 - 智能化生产个性化的产品 3. 工业4.0的集成度远远高于工业3.0 工业4.0通过CPS系统，SAP-ERP软件，制造执行系统MES软件，
11、 把生产计划，物料计划，流水线，机器人，设备，信息，人员， 产品过程监控等所有生产流程整合成一个完整的智能生产网络 4. 工业4.0能支持企业“多品种多批次小批量”的生产方式 5. 工业4.0能满足企业“个性化定制型生产”的要求,工业3.0与工业4.0的差别,1. 整体运营成本TOC（Total Operation Cost）降低 2. 个性化定制生产模式。只要技术工艺可行，客户想要什么，工厂就能生产什么，哪怕你只要1个或单批次，工厂也能为你生产出来，并且能够赚取利润。 3. 工业4.0将提升企业柔性化制造水平，产品生产的所有环节将实现无缝集成链接。 4. 工业4.0倡导数字化制造模式，覆盖产
12、品生产的全部制造周期和价值链，令制造企业的生产和管理更加高效，灵活，反应迅速。 5. 智能化机器人技术的广泛使用，重复而不增值，以及危险的作业交由机器人完成， 强调机器人与人的友好沟通界面和协作，实现机器人与人的完美结合，和谐共处。,工业4.0背景下企业的运营特点,德国工业4.0的3大主题,德国工业4.0分成3大主题： 智能工厂 重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化生产设施的实现。 智能生产 重点涉及整个企业的生产物流管理，人机互动，3D技术在工业过程的运用。 智能物流 通过互联网、物联网等整合物流资源。 1. 未来工业生产形式，将生产高度个性化产品。 2. 强调客户与业务伙伴对业务过程和
13、价值创造过程的高度参与。 3. 物联网，服务网，数据网将取代传统封闭性的制造系统，成为 未来工业的基础。,工业4.0和智能工厂-物联网和服务网的一部分,智能工厂：一个智能化和网络化的世界,智能工厂,在智能工厂中，在智能生产方式下，智能产品通过独特的形式加以识别、可以在任何时候被定位、并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态的替代路线。 实时管理贯穿从下订单，设计，制造，直到外运物流的端到端工程的整个价值链。,智能生产,为了实现这一双重的CPS战略目标，应将工业4.0 的下列特性加以落实： 1）通过价值网络实现横向集成 2）贯穿整个价值链的端到端工程和数字化集成 3）纵向集成和网络化
14、数字化制造系统 迈向工业4.0需要德国投入大量的研发精力。为了实施双重战略，需要研究制造系统的横、纵向集成，以及工程端到端集成。此外，应重视由于工业4.0系统所建立的工作场所新的社会基础设施，并要继续发展CPS技术。,德国工业4.0 ：系统集成特性,不同商业模式间合作； 2. 在不同公司间的合作； 3. 商业和技术的秘密保护。,1. 横向集成,2. 端到端工程和数字集成,运用跨越不同技术学科的、全面的系统工程方法，从产品开发到制造工程、产品生产和服务； 装备恰当的IT系统，为整个价值链提供端对端支撑。,3. 纵向集成,纵向集成是在工厂内部进行。 在将来的智能化工厂里，制造业结构不会固定并被先期
15、限定。取而代之的，是根据个性化需求定制的一组IT结构化模块，根据不同情况下产品生产的需要自动搭建出特定的结构。包括模型、数据、通讯和算法等所有相关需求，通过自动资源配置（如机器、工作、物流，原料周转等）来完成制造业系统调配组合。 为了实现纵向集成，确保不同层次的传感器信号准确传输到ERP层面, 对端到端数据集成来说非常重要。,工业4.0的变革将是一个渐进的过程，工业4.0的真正到来可能需要20年左右的时间，西门子将这一渐进的过程称作工业3.X。 西门子踩准了以电力、信息化为标志的前两次工业革命的关键节点。基于信息物理融合系统的工业4.0概念诞生之初，西门子再度嗅到了新一轮工业革命的气息。 瞄准
16、物联网、云计算、大数据等技术，西门子集成了目前全球最先进的生产管理系统，以及生产过程软件和硬件，如西门子制造执行系统（MES）、西门子产品生命周期管理（PLM）、工业工程设计软件（Comos）、全集成自动化（TIA）、全集成驱动系统（IDS）软件等等。,西门子的“工业3.X”,美国的工业4.0-敏捷制造,敏捷制造案例： 位于美国宾夕法尼亚州的Landsdale公司，每天为福特汽车等公司提供12.4万个发动机控制器，速度控制器等部件。每个产品有400-500个零件，这意味着每天要对5000万个零件进行组装。 当收到要求改变产品的订单后，工厂通常能在24小时内将符合客户要求的产品发出。,该工厂之所以能对订单变化做出如此迅速的反应是因为： a) 它具有高度柔性的设备，能进行快速切换，实现均衡化生产模式 b) 为适应变化而设计的管理流程和软件（MES系统） c) 不必急于出售的少量
